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| 第16章 運(yùn)動(dòng)仿真 1.基本情況 InventorProfessional運(yùn)動(dòng)仿真，能夠完成裝配下的零部件運(yùn)動(dòng)和載荷條件下的動(dòng)態(tài)仿真。也可以在任何運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下將載荷條件輸出到應(yīng)力分析中;能展示運(yùn)動(dòng)過(guò)程以及某瞬間的動(dòng)態(tài)載荷。運(yùn)動(dòng)仿真處理僅在裝配環(huán)境下使用，包括： ◆可引用運(yùn)動(dòng)連接約束庫(kù)，實(shí)施多于Inventor自身裝配約束的約束。 ◆可定義外力和力矩。 ◆可根據(jù)與時(shí)間相關(guān)的位置、速度、加速度、扭矩以及外載荷等工況，實(shí)施運(yùn)動(dòng)仿真。 ◆可創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)軌跡，表達(dá)運(yùn)動(dòng)結(jié)果。 ◆可將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出成圖表或者Excel表。 ◆可將運(yùn)動(dòng)瞬間的工況結(jié)果傳遞到應(yīng)力分析模塊或ANSYS Workbench。 ◆可解析運(yùn)動(dòng)中力平衡所產(chǎn)生的條件力。 ◆可將Inventor裝配約束中符合條件的設(shè)置，轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)仿真中對(duì)應(yīng)的連接約束。 ◆可在定義運(yùn)動(dòng)連接時(shí)，使用與時(shí)間相關(guān)的摩擦、阻尼、彈簧等條件。 ◆交互使用動(dòng)態(tài)零件運(yùn)動(dòng)將動(dòng)力應(yīng)用于連接仿真。 ◆只能在Inventor裝配環(huán)境進(jìn)行操作。 ◆使用與每個(gè)零件關(guān)聯(lián)的物理特性。 ◆瀏覽器中抑制或未激活的零件處于“空閑”狀態(tài)，不能參與仿真。 ◆原始坐標(biāo)系原點(diǎn)與仿真坐標(biāo)系原點(diǎn)重合。 ◆默認(rèn)情況下，零件之間沒(méi)有運(yùn)動(dòng)連接。 ◆因?yàn)榱慵莿傮w，且在連接中處于空閑狀態(tài)，所以可以對(duì)機(jī)械裝置進(jìn)行過(guò)約束。例如，如果指定約束一個(gè)自由度，而該自由度已經(jīng)受 到另一個(gè)現(xiàn)有連接的約束。 進(jìn)入Inventor運(yùn)動(dòng)仿真模塊需作如下操作：打開(kāi)一個(gè)需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真 的裝配文件，在“應(yīng)用程序”菜單下選擇“運(yùn)動(dòng)仿真”，即可進(jìn)入Inventor運(yùn)動(dòng)仿真界面。參見(jiàn)圖16-1所示。 2. 基礎(chǔ)參數(shù) 在切換到運(yùn)動(dòng)仿真環(huán)境中之后，一般要設(shè)置一些基礎(chǔ)參數(shù)。先點(diǎn)擊工具面板上的 當(dāng)“自動(dòng)更新已轉(zhuǎn)換的連接”處于激活狀態(tài)時(shí)，Inventor會(huì)在進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真模塊后，自動(dòng)把裝配約束轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)連接，但同時(shí)用戶(hù)也不能再添加標(biāo)準(zhǔn)連接了，也就是不能添加后面所講的“基本 運(yùn)動(dòng)約束”。如果通過(guò)清除該框來(lái)禁用“自動(dòng)更新已轉(zhuǎn)換的連接”，系統(tǒng)會(huì)顯示一條消息警告用戶(hù)將刪除所有已轉(zhuǎn)換的連接，此后用戶(hù)可以添加標(biāo)準(zhǔn)連接，如果有裝配約束，也可以通過(guò)“轉(zhuǎn)換裝配約 束”手動(dòng)轉(zhuǎn)換裝配約束。 點(diǎn)擊 “三維框架”的“Z軸大小”是用來(lái)設(shè)置三軸架在圖形區(qū)中的顯示大小，一般設(shè)置成20比較 合適。在條件設(shè)置中，這個(gè)三軸架是個(gè)很重要的參考，其中有綠色和黃色兩套，分別代表未來(lái)操控中經(jīng)常見(jiàn)到的藍(lán)色和黃色零件；三軸架上，一個(gè)箭頭是X方向，兩個(gè)和三個(gè)箭頭是Y和Z 方向。 3. 基本運(yùn)動(dòng)約束 在運(yùn)動(dòng)仿真中，Inventor默認(rèn)情況下會(huì)自動(dòng)將 裝配中的約束轉(zhuǎn)換成基本運(yùn)動(dòng)約束，但卻不能再添加基本運(yùn)動(dòng)約束。因此讀者在看這節(jié)時(shí)，可以把運(yùn)動(dòng)仿 真設(shè)置中的“自動(dòng)更新已轉(zhuǎn)換的連接”禁用，這樣就可以手動(dòng)添加基本運(yùn)動(dòng)約束。 3.1 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(Revolution) 參見(jiàn)圖16-3，參見(jiàn)16-01C.IAM。其中： ◆約束特點(diǎn)： 名稱(chēng)：旋轉(zhuǎn)；被約束的自由度數(shù)：5；約束要素： Z1=Z2O1=O2 ◆Z軸： 指定這個(gè)零件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的Z軸�？梢允枪ぷ� 軸，也可以是任何可能確定一根軸的幾何結(jié)構(gòu)；例如：圓柱面、圓錐面等… ◆原點(diǎn)： 在選定Z軸之后，指定這個(gè)零件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置。任何與Z軸不平行的平面或者可以定義一個(gè)點(diǎn)的幾何要素都可用；例如：端面、平面、圓弧棱邊… ◆X軸： 這不是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)約束的必要條件，而是控制剩余自由度，兩零件初始位置的條件，后來(lái)會(huì)用到這個(gè)條件完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)置… ◆與Inventor的裝配約束相關(guān)： 插入，以及軸線(xiàn)+端面對(duì)準(zhǔn)，可直接被繼承為“旋轉(zhuǎn)”。 3.2 平移運(yùn)動(dòng)(Prismatic) 參見(jiàn)圖16-4，其中的圖標(biāo)按鈕操作規(guī)則與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)雷同。與通常的“平移”有所不同的是： 這里所說(shuō)的平移，將是沿著所指定Z軸方向的直線(xiàn)運(yùn) 動(dòng)，并非統(tǒng)稱(chēng)意義上的“在平面上作運(yùn)動(dòng)、包括可能 的沿著曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”；所以，精確的描述應(yīng)當(dāng)是“沿直線(xiàn)平移”。參見(jiàn)16-02c.IAM。 ◆約束特點(diǎn)： 名稱(chēng)：平移；被約束的自由度數(shù)：5；約束要素：X1Y1Z1=X2Y2Z2（坐標(biāo)軸方向相同），O2落在O1Z1線(xiàn)上 ◆Z軸： 指定零件運(yùn)動(dòng)的直線(xiàn)軌跡位置的Z軸。可以是工 作軸，也可以是任何可能確定一根軸的幾何結(jié)構(gòu)；例如：圓柱面、圓錐面等… ◆原點(diǎn)： 在選定Z軸之后，指定這個(gè)零件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的原 點(diǎn)位置。任何與Z軸不平行的平面或者可以定義一個(gè)點(diǎn)的幾何要素都可用；例如：端面、平面、圓弧棱邊… ◆X軸： 這不是平移運(yùn)動(dòng)約束的必要條件，而是控制剩余 自由度，兩零件初始位置轉(zhuǎn)角條件… ◆與Inventor的裝配約束相關(guān)： 對(duì)于16-02.IAM這樣的情況，就不容易直接使用運(yùn)動(dòng)關(guān)系了，因?yàn)椴豢赡苤苯诱业絑軸… 兩個(gè)不平行的端面對(duì)準(zhǔn)可以轉(zhuǎn)換成平移運(yùn)動(dòng)。3.3 圓柱運(yùn)動(dòng)(Cylindrical) 參見(jiàn)圖16-5。 ◆約束特點(diǎn)： 名稱(chēng)：圓柱運(yùn)動(dòng)；被約束的自由度數(shù)：4；約束要素：Z1=Z2 ◆Z軸： 指定這個(gè)零件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的Z 軸�？梢允枪ぷ� 軸，也可以是任何可能確定一根軸的幾何結(jié)構(gòu)；例如：圓柱面、圓錐面甚至是棱邊… ◆原點(diǎn)： 在選定Z軸之后，指定這個(gè)零件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的原 點(diǎn)位置，這不是圓柱運(yùn)動(dòng)約束的必要條件。 ◆X軸： 這不是圓柱運(yùn)動(dòng)約束的必要條件，而是控制剩余 自由度，兩零件初始位置轉(zhuǎn)角條件… ◆與Inventor的裝配約束相關(guān)： 參見(jiàn)16-03.IAM這樣的情況，利用“線(xiàn)-線(xiàn)重合” 的約束結(jié)果，可以被解釋成圓柱運(yùn)動(dòng)。 3.4 球面運(yùn)動(dòng)(Spherical) 參見(jiàn)圖16-6。 ◆約束特點(diǎn)： 名稱(chēng)：平移；被約束的自由度數(shù)：3；約束要素：O1=O2 可見(jiàn)，球面運(yùn)動(dòng)比柱面運(yùn)動(dòng)又減少一個(gè)自由度的約束。 ◆點(diǎn)： 兩者的約束點(diǎn)。 ◆Z軸/X軸： 這不是球面運(yùn)動(dòng)約束的必要條件，而是控制剩余自由度… ◆與Inventor的裝配約束相關(guān)： 參見(jiàn)16-04.IAM這樣的情況，利用“點(diǎn)-點(diǎn)重合”的約束結(jié)果，可以被解釋成球面運(yùn)動(dòng)；至于 到底是不是有“球面”介入并無(wú)關(guān)系… 3.5 平面運(yùn)動(dòng)(Planar) 參見(jiàn)圖16-7。 ◆約束特點(diǎn)： 名稱(chēng)：平面運(yùn)動(dòng)；被約束的自由度數(shù)：3；約束要素：Y1=Y2和O2落在O1X1Z1面上,這是典型的平動(dòng)，包括移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)際上只有選定的兩個(gè)平面的貼合。 ◆平面： 兩者的貼合平面。 ◆原點(diǎn)/X軸： 這不是平面運(yùn)動(dòng)約束的必要條件，而是控制剩余 自由度… ◆與Inventor的裝配約束相關(guān)： 參見(jiàn)16-05.IAM，利用“面-面貼合”的約束結(jié) 果，可以被解釋成平面運(yùn)動(dòng)。 3.6 點(diǎn)-線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(Point-Line) 參見(jiàn)圖16-8。 ◆約束特點(diǎn)： 名稱(chēng)：點(diǎn)-線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；被約束的自由度數(shù)：2；約束要素：O2落在O1Z1線(xiàn)上 即一個(gè)“點(diǎn)”沿著一條“直線(xiàn)”平動(dòng)。 ◆Z軸/點(diǎn)： 兩者運(yùn)動(dòng)的直線(xiàn)路徑和裝配到線(xiàn)的點(diǎn)。 ◆其他： 這不是運(yùn)動(dòng)約束的必要條件，而是控制剩余自由度… ◆與Inventor的裝配約束相關(guān)： 參見(jiàn)16-06.IAM，在Inventor中利用“點(diǎn)-線(xiàn)”的裝配約束結(jié)果同樣具有這種特性。 3.7 線(xiàn)面運(yùn)動(dòng)(Line-Plane) 參見(jiàn)圖16-9。 ◆約束特點(diǎn)： 名稱(chēng)：線(xiàn)-面運(yùn)動(dòng)；被約束的自由度數(shù)：2；約束要素：O2Z2落在O1X1Z1面上. 零件上的一條直線(xiàn)，落在另一個(gè)零件的平面上平動(dòng)。 ◆平面/Z軸： 兩者運(yùn)動(dòng)的貼合面和貼在面上的直線(xiàn)。 ◆其他： 這不是運(yùn)動(dòng)約束的必要條件，而是控制剩余自由度… ◆與Inventor的裝配約束相關(guān)： 參見(jiàn)16-07.IAM，在Inventor中利用“面-線(xiàn)”的裝配約束同樣具有這種特性，可以被解釋為 線(xiàn)面運(yùn)動(dòng)。 3.8 點(diǎn)面運(yùn)動(dòng)(Point-Plane) 參見(jiàn)圖16-10。 ◆約束特點(diǎn)： 名稱(chēng)：點(diǎn)-面運(yùn)動(dòng)；被約束的自由度數(shù)：1；約束要素：O2落在面O1X1Z1上。 零件上的一個(gè)點(diǎn)，落在另一個(gè)零件的平面上平動(dòng)。 ◆平面/Z軸： 兩者運(yùn)動(dòng)的貼合面和貼在面上的直線(xiàn)。 ◆其他： 這不是運(yùn)動(dòng)約束的必要條件，而是控制剩余自由度… ◆與Inventor的裝配約束相關(guān)： 參見(jiàn)16-08.IAM，目前在Inventor中利用“點(diǎn)在面上”的約束結(jié)果雖然同樣具有這種特性， 可以被解釋成點(diǎn)-面運(yùn)動(dòng)。 |
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“運(yùn)動(dòng)仿 真設(shè)置”按鈕，會(huì)彈出對(duì)話(huà)框，參見(jiàn)圖16-2。
按鈕，之后在圖16-2的界面中將角速度輸入規(guī)則改變成“rpm”量綱，這才是機(jī)械設(shè)計(jì)中最為常用的單位制。
